CN103996345B - 一种模拟溜井口卸矿时矿石入井的初速度控制实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟溜井口缷矿时矿石入井的初速度控制实验装置。其技术方案是：支架(13)与平台(5)之间通过四根丝杠(1)连接，四根丝杠(1)的上端部与靠近支架(13)的四角处对应固定，丝杠(1)与平台(5)上的涡轮箱(7)、蜗杆传动轴(6)和同步电机(11)组成升降系统。缷矿斗(17)两侧的矿斗支撑板(19)设置在上部横梁(16)的上平面上，斜槽(15)的上端位于两根上部横梁(16)间，斜槽(15)中部的背面靠在移动支撑杆(12)上，斜槽(15)背面的下端与固定在平台(5)两侧的下部固定杆(9)活动连接。移动支撑杆(12)的两端安装在两侧下部横梁(3)的移动槽(10)中；斜槽(15)侧壁设有长度测量尺(14)。本发明具有操作简单、控制精度较高和实用性强的特点。

Description

一种模拟溜井口卸矿时矿石入井的初速度控制实验装置

技术领域

本发明属于模拟溜井缷矿技术领域，具体涉及一种模拟溜井口缷矿时矿石入井的初速度控制实验装置。

技术背景

溜井是矿山运输的重要组成部分和咽喉部位，溜井中常出现堵塞、跑矿及井壁损坏等问题，这些问题一旦产生，维修工作相当困难，将会影响矿山的正常生产和经济效益。因此，在溜井施工前后对溜井进行溜矿模拟实验是十分必要的。特别是在设计完成后，对溜井进行溜矿模拟实验，分析预测可能产生的问题，并对设计的溜井结构参数进行优化，对施工过程中某些部位进行特殊处理，能有效地减少甚至避免溜井中常出现的问题。

目前，溜井溜矿模拟实验多为有限元、离散元等数值模拟，相似模拟试验和原位实验应用较少。数值模拟虽操作方便、所需的时间和成本少，但数值模拟不仅缺乏直观性，而且数值模拟所需的材料参数的准确性无法保证；原位试验虽最为接近实际，但由于实验条件限制难以进行；相似模拟实验操作较为简单，虽能直观地观察实验结果，但目前尚未有有效的模拟溜井溜矿的实验装置。从科学性和直观性来看，相似模拟试验最具有优势。因此，做相似模拟实验来模拟溜井溜矿将成为必然趋势。

溜井溜矿相似模拟试验中溜井口卸矿时矿石入井的初速度的控制是非常关键的技术数据，但迄今国内外尚未有相关的技术公开。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，目的是提供一种操作简单、控制精度较高和实用性强的模拟溜井口缷矿时矿石入井的初速度控制实验装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述初速度控制实验装置包括支架、平台、4根丝杠、4个涡轮箱和2根蜗杆传动轴。在靠近平台的四角处分别固定有涡轮箱，每根蜗杆传动轴两端的蜗杆与对应的涡轮箱内的涡轮分别构成涡轮蜗杆副，每根蜗杆传动轴的一端端部与各自的同步电机的输出轴通过联轴器连接。在支架的靠近四角处分别固定有丝杠，4根丝杠分别垂直地通过涡轮箱上的套筒与各自对应的丝杠螺母螺纹连接，丝杠螺母同中心地固定安装在对应的涡轮箱内的涡轮中心孔内，涡轮中心孔正下方的平台开有通孔。

平台的正上方设有支架，支架为矩形框架，矩形框架对称地固定有两根上部横梁，卸矿斗的矿斗支撑板活动地设置在两根上部横梁的上平面上。斜槽与卸矿斗相向设置，斜槽的上端为自由端，斜槽的上端位于两根上部横梁间，斜槽中部的背面靠在移动支撑杆上，斜槽背面的下端与下部固定杆活动连接，下部固定杆的两端固定在平台的两侧。移动支撑杆的两端安装在两侧的下部横梁的移动槽中，两个下部横梁的两端分别通过各自的支座固定在平台上，两个下部横梁位于斜槽的两侧。

斜槽下端的端口处设有溜井模型。

所述的缷矿斗为上部和下部组成的整体。上部和下部间的两侧水平地设有矿斗支撑板，缷矿斗的上部为卸矿斗仓，卸矿斗仓为方筒状，缷矿斗下部的前侧为出矿口，缷矿斗下部的两侧为三角形，缷矿斗下部的后侧为斜面，所述斜面与水平面的夹角α为40～45°；缷矿斗的前侧设有插槽，插槽活动地装有插板。

所述的支座高度为斜槽长度的1/3～1/2；

所述的斜槽侧壁设有长度测量尺。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

①操作简单。本发明启动平台两侧的同步电机，通过涡轮蜗杆副带动丝杠运动以调节支架与平台之间的距离；移动设置在移动槽中的移动支撑杆，靠在支撑杆上的斜槽将向前倾或向后驱，斜槽下端与下部固定杆之间会发生相对转动，改变斜槽与水平面的角度；移动放置在上部横梁上的卸矿斗，能根据矿石粒度的大小调节出矿口与斜槽之间的垂直距离，故结构简单、操作方便。

②实用性强。溜井溜矿模拟实验是研究溜井结构和故障预测及防治的重要方法，溜井溜矿模拟实验中溜井口卸矿时矿石入井的初速度控制是非常关键的技术数据，而目前国内外尚未有相关的技术公开，依据本发明所述的模拟溜井口缷矿时矿石入井的初速度实验装置，用于实验室内模拟溜井溜矿实验，对溜井结构的研究和溜井故障预测及防治起指导作用，故实用性强。

③控制精度较高。本发明采用同步电机、蜗轮蜗杆副和丝杠组成的升降系统，实现了支架的垂直运动。本发明通过设置在斜槽侧壁的长度测量尺，能直接读出斜槽下端部到斜槽与移动支撑杆相接触处的长度L₁和矿石在在斜槽上的运行距离L₂；由于移动支撑杆与下部固定杆的垂直距离H已知，则知斜槽与水平面的角度为θ＝arcsin(H/L₁)，θ即为卸矿时矿石入井初速度v的方向角。另根据斜槽的摩擦系数u，得到卸矿时矿石入井初速度v： $v=\sqrt{2g{L}_2(\sin \mathrm{\θ}-u\cos \mathrm{\θ})}.$ 故本发明控制精度较高。

因此，本发明具有操作简单、控制精度较高和实用性强的特点。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为图1中缷矿斗17的结构示意图；

图3为图2缷矿斗17用插板21的结构示意图；

图4为图1中斜槽15的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制：

实施例1

一种模拟溜井口缷矿时矿石入井的初速度控制实验装置。如图1所示，所述初速度控制实验装置包括支架13、平台5、4根丝杠1、4个涡轮箱7和2根蜗杆传动轴6。在靠近平台5的四角处分别固定有涡轮箱7，每根蜗杆传动轴6两端的蜗杆与对应的涡轮箱7内的涡轮分别构成涡轮蜗杆副，每根蜗杆传动轴6的一端端部与各自的同步电机11的输出轴通过联轴器连接。在支架13的靠近四角处分别固定有丝杠1，4根丝杠1分别垂直地通过涡轮箱7上的套筒2与各自对应的丝杠螺母螺纹连接，丝杠螺母同中心地固定安装在对应的涡轮箱7内的涡轮中心孔内，涡轮中心孔正下方的平台5开有通孔。

如图1所示，平台5的正上方设有支架13，支架13为矩形框架，矩形框架对称地固定有两根上部横梁16，卸矿斗17的矿斗支撑板19活动地设置在两根上部横梁16的上平面上。如图4所示的斜槽15与卸矿斗17相向设置，斜槽15的上端为自由端，斜槽15的上端位于两根上部横梁16间，斜槽15中部的背面靠在移动支撑杆12上，斜槽15背面的下端与下部固定杆9活动连接，下部固定杆9的两端固定在平台5的两侧。移动支撑杆12的两端安装在两侧的下部横梁3的移动槽10中，两个下部横梁3的两端分别通过各自的支座4固定在平台5上，两个下部横梁3位于斜槽15的两侧。

斜槽15下端的端口处设有溜井模型8。

如图2所示，所述的缷矿斗17为上部和下部组成的整体。上部和下部间的两侧水平地设有矿斗支撑板19，缷矿斗17的上部为卸矿斗仓，卸矿斗仓为方筒状，缷矿斗17下部的前侧为出矿口18，缷矿斗17下部的两侧为三角形，缷矿斗17下部的后侧为斜面，所述斜面与水平面的夹角α为40～45°。缷矿斗17的前侧设有插槽20，插槽20活动地装有如图3所示的插板21。

所述的支座4高度为斜槽15长度的1/3～1/2；

所述的斜槽15侧壁设有长度测量尺14。

由于采用上述技术方案，本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

①操作简单。本具体实施方式启动平台两侧的同步电机11，通过涡轮蜗杆副带动丝杠1运动以调节支架13与平台5之间的距离；移动设置在移动槽10中的移动支撑杆12，靠在支撑杆12上的斜槽15将向前倾或向后驱，斜槽15下端与下部固定杆9之间会发生相对转动，改变斜槽15与水平面的角度；移动放置在上部横梁16上的卸矿斗17，能根据矿石粒度的大小调节出矿口18与斜槽15之间的垂直距离，故结构简单、操作方便。

②实用性强。溜井溜矿模拟实验是研究溜井结构和故障预测及防治的重要方法，溜井溜矿模拟实验中溜井口卸矿时矿石入井的初速度控制是非常关键的技术数据，而目前国内外尚未有相关的技术公开，依据本具体实施方式所述的模拟溜井口缷矿时矿石入井的初速度实验装置，用于实验室内模拟溜井溜矿实验，对溜井结构的研究和溜井故障预测及防治起指导作用，故实用性强。

③控制精度较高。本具体实施方式采用同步电机11、蜗轮蜗杆副和丝杠1组成的升降系统，实现了支架13的垂直运动。本具体实施方式通过设置在斜槽15侧壁的长度测量尺14，能直接读出斜槽15下端部到斜槽15与移动支撑杆12相接触处的长度L₁和矿石在在斜槽上的运行距离L₂；由于移动支撑杆12与下部固定杆9的垂直距离H已知，则知斜槽15与水平面的角度为θ＝arcsin(H/L₁)，θ即为卸矿时矿石入井初速度v的方向角。另根据斜槽15的摩擦系数u，得到卸矿时矿石入井初速度v：故本具体实施方式控制精度较高。

因此，本具体实施方式具有操作简单、控制精度较高和实用性强的特点。

Claims (4)

1.一种模拟溜井口卸矿时矿石入井的初速度控制实验装置，其特征在于所述初速度控制实验装置包括支架(13)、平台(5)、4根丝杠(1)、4个涡轮箱(7)和2根蜗杆传动轴(6)；在靠近平台(5)的四角处分别固定有涡轮箱(7)，每根蜗杆传动轴(6)两端的蜗杆与对应的涡轮箱(7)内的涡轮分别构成涡轮蜗杆副，每根蜗杆传动轴(6)的一端端部与各自的同步电机(11)的输出轴通过联轴器连接；在支架(13)的靠近四角处分别固定有丝杠(1)，4根丝杠(1)分别垂直地通过涡轮箱(7)上的套筒(2)与各自对应的丝杠螺母螺纹连接，丝杠螺母同中心地固定安装在对应的涡轮箱(7)内的涡轮中心孔内，涡轮中心孔正下方的平台(5)开有通孔；

平台(5)的正上方设有支架(13)，支架(13)为矩形框架，矩形框架对称地固定有两根上部横梁(16)，卸矿斗(17)的矿斗支撑板(19)活动地设置在两根上部横梁(16)的上平面上；斜槽(15)与卸矿斗(17)相向设置，斜槽(15)的上端为自由端，斜槽(15)的上端位于两根上部横梁(16)间，斜槽(15)中部的背面靠在移动支撑杆(12)上，斜槽(15)背面的下端与下部固定杆(9)活动连接，下部固定杆(9)的两端固定在平台(5)的两侧；移动支撑杆(12)的两端安装在两侧的下部横梁(3)的移动槽(10)中，两个下部横梁(3)的两端分别通过各自的支座(4)固定在平台(5)上，两个下部横梁(3)位于斜槽(15)的两侧；

斜槽(15)下端的端口处设有溜井模型(8)。

2.根据权利要求1所述的模拟溜井口卸矿时矿石入井的初速度控制实验装置，其特征在于所述的卸矿斗(17)为上部和下部组成的整体；上部和下部间的两侧水平地设有矿斗支撑板(19)，卸矿斗(17)的上部为卸矿斗仓，卸矿斗仓为方筒状，卸矿斗(17)下部的前侧为出矿口(18)，卸矿斗(17)下部的两侧为三角形，卸矿斗(17)下部的后侧为斜面，所述斜面与水平面的夹角为40~45°；卸矿斗(17)的前侧设有插槽(20)，插槽(20)活动地装有插板(21)。

3.根据权利要求1所述的模拟溜井口卸矿时矿石入井的初速度控制实验装置，其特征在于所述的支座(4)高度为斜槽(15)长度的1/3~1/2。

4.根据权利要求1所述的模拟溜井口卸矿时矿石入井的初速度控制实验装置，其特征在于所述的斜槽(15)侧壁设有长度测量尺(14)。